വർക്ക് ഹാർഡനിങ്ങ്

ഒരു ലോഹത്തിനെയോ പോളിമറിനെയോ പ്ലാസ്തികവിരൂപണത്തിന് വിധേയമാക്കിക്കൊണ്ട് അതിന്റെ പ്രബലത(Strength) വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനെയാണ് വർത്തനകഠിനീകരണം(Work hardening) അഥവാ ആതാനകഠിനീകരണം(strain hardening) എന്നുപറയുന്നത്. വർത്തനകഠിനീകരണം അഭികാമ്യമോ അനഭികാമ്യമോ ചിലപ്പോൾ പരിണതഫലമായി ഉണ്ടാകുന്നതോ ആകാം.

A phenomenological uniaxial stress–strain curve showing typical work hardening plastic behavior of materials in uniaxial compression. For work hardening materials the yield stress increases with increasing plastic deformation. The strain can be decomposed into a recoverable elastic strain (${\displaystyle \varepsilon _{e}}$) and an inelastic strain (${\displaystyle \varepsilon _{p}}$). The stress at initial yield is ${\displaystyle \sigma _{0}}$.

പദാർത്ഥത്തിനുളളിലെ ക്രിസ്റ്റൽഘടനയ്ക്കുളളിൽ സ്ഥാനഭ്രംശങ്ങൾ ഉണ്ടാകുകയോ സഞ്ചരിക്കുകയോ ചെയ്യുന്നതുമൂലമാണ് പ്രബലീകരണം ഉണ്ടാകുന്നത്.^[1] ഉയർന്ന ക്വഥനാങ്കമുളള(Melting point) പല അഭംഗുര(nonbrittle) ലോഹങ്ങളും പോളിമറുകളും ഈ വിധത്തിൽ പ്രബലീകരിക്കാറുണ്ട്. ^[2] ലഘുകാർബൺസ്റ്റീലുകൾ ഉൾപ്പെടെ താപസ്ഫുടം (heat treatment) ചെയ്യാൻ സാധ്യമല്ലാത്ത ലോഹസങ്കരങ്ങളെ സാധാരണയായി വർത്തനകഠിനീകരണമാണ് ചെയ്യാറുളളത്. ഇൻഡിയം പോലുളളവയ്ക്ക് കുറഞ്ഞതാപനിലകളിൽ വർത്തനകഠിനീകരണം സാധ്യമല്ല.^[3] എന്നാൽ ശുദ്ധചെമ്പും അലുമിനിയവും പോലെ ചിലവയെ വർത്തനകഠിനീകരണത്തിലൂടെ മാത്രമേ പ്രബലീകരിക്കാൻ സാധിക്കുകയുളളു.^[4]

അനഭിലഷണീയ വർത്തനകഠിനീകരണം

വർക്ക്പീസിൽ കട്ടർ പലതവണ കടന്നപോയതിന്റെ ഫലമായി വർക്ക്പീസ‌് കഠിനീകരണം ആർജ്ജിക്കുകയും തന്മൂലം കട്ടറിന് തകരാറുസംഭവിക്കുന്നതും വർക്ക്ഹാർഡനിംഗിന്റെ ദോഷഫലമാണ്. ചില ലോഹസങ്കരങ്ങൾക്ക് ഇങ്ങനെ സംഭവിക്കാനുളള സാധ്യത കൂടുതലാണ്. സ്പ്രിംഗുകൾ പോലെ വളയുകയും പുളയുകയും ചെയ്യേണ്ടുന്ന ആവശ്യങ്ങൾക്കായി രൂപകല്പനചെയ്തിട്ടുളള വസ്തുക്കൾ ഇപ്രകാരം വർക്ക്ഹാർഡനിംഗിന് വിധേയമാകാതിരിക്കുന്നതിനായി അവയെ താപസ്ഫുടം ചെയ്ത പ്രത്യേക ലോഹസങ്കരങ്ങൾ കൊണ്ടാണ് ഉണ്ടാക്കുന്നത്.

സോദ്ദേശ്യ വർക്ക് ഹാർഡനിംഗ്

ലോഹങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചുളള വസ്തുക്കൾ നിർമ്മിക്കുമ്പോൾ അവയെ ആകൃതിപ്പെടുത്തുന്നതിനായി പ്ലാസ്തികവിരൂപണം ചെയ്യുന്നതുമൂലം അവയ്ക്ക് ഒരു കഠിനീകരണം കൈവരുന്നു. ഈ പ്രക്രിയയെ cold working or cold forming എന്നറിയപ്പെടുന്നു. വർക്ക്പീസിനെ അതിന്റെ ക്രിസ്റ്റലീകരണതാപനിലയ്ക്ക് താഴെയുളള താപനിലയിൽ വച്ച് പരുവപ്പെടുത്തുന്നു, സാധാരണയായി പരിസരതാപനിലയിൽ വച്ചാണ് ഇങ്ങനെ ചെയ്യുന്നത്. ^[5] തണുത്ത അവസ്ഥയിലുളള പരുവപ്പെടുത്തലിനെ സാധാരണയായി നാലു വിധത്തിൽ തിരിച്ചിരിക്കുന്നു: ഞെരുക്കൽ (squeezing), വളയക്കൽ(bending), വലിച്ചുനീട്ടൽ (Drawing), കീറൽ (Shearing). ബോൾട്ടുകളുടെയും ക്യാപ്പ് സ്ക്രൂകളുടെയും തലപ്പ് ഉണ്ടാക്കുന്നതിനും കോൾഡ് റോൾഡ് സ്റ്റീലുകളുടെ ഫിനിഷിംഗിനും ഈ രീതികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. കാർബൈഡ് ഡൈകൾ ഉപയോഗിച്ചോ ടൂൾസ്റ്റീൽ ഉപയോഗിച്ചോ ഉയർന്നവേഗതയിലും മർദ്ദത്തിലും ലോഹങ്ങളെ പരുവപ്പെടുത്തുന്ന രീതിയാണ് കോൾഡ് ഫോമിംഗിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നത്. തണുത്ത അവസ്ഥയിൽ ലോഹങ്ങളെ പരുവപ്പെടുത്തുന്നത് കാഠിന്യം(hardness), വഴക്കപ്രബലത(yield strength), വലിവുപ്രബലത(tensile strength) എന്നിവ വർദ്ധിക്കാൻ സഹായിക്കും.^[6]

1. Degarmo, Black & Kohser 2003, പുറം. 60 harvnb error: no target: CITEREFDegarmoBlackKohser2003 (help).
2. Van Melick, H. G. H.; Govaert, L. E.; Meijer, H. E. H. (2003), "On the origin of strain hardening in glassy polymers", Polymer, 44 (8): 2493–2502, doi:10.1016/s0032-3861(03)00112-5
3. Swenson, C. A. (1955), "Properties of Indium and Thallium at low temperatures", Physical Review, 100 (6): 1607–1614, doi:10.1103/physrev.100.1607
4. Smith & Hashemi 2006, പുറം. 246 harvnb error: no target: CITEREFSmithHashemi2006 (help).
5. Degarmo, Black & Kohser 2003, പുറം. 375 harvnb error: no target: CITEREFDegarmoBlackKohser2003 (help).
6. Deringer-Ney, "Cold Forming and Cold Heading Process", April 29, 2014